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igusTitelstory

Die Nachfrage nach verpackten Getränken steigt. Damit das Handling bei den unterschiedlich großen Glas- und PET-Flaschen schnell und zuverlässig geschieht, spielen in den komplexen Getränkeabfülllinien der Krones AG sogenannte Klemmsterne eine wesentliche Rolle. Vor allem im oberen Leistungsbereich sind sie sehr hohen Belastungen ausgesetzt. Seit sie mit Zweikomponenten-Kunststoffrollen der Igus GmbH ausgerüstet worden sind, hat sich ihre Standzeit nahezu verdoppelt.



„Sudhaus, Filtration, Abfüllung, Logistik – wir realisieren nicht nur komplette Brauereien, sondern sind weltweit in der Getränkebranche zu Hause“, erzählt Jürgen Steimmer, Gruppenleiter Etikettiertechnik, Behältergarnituren und Sondersterne der Krones AG, Neutraubling, Anbieter von Getränkeabfüll- und Verpackungstechnik. „Die Nachfrage nach Komplettlösungen steigt. Wir bedienen dabei die gesamte Wertschöpfungskette unserer Kunden von der Getränkeproduktion bis hin zur Warenverteilung.“igus1

Krones plant, entwickelt und fertigt Maschinen und komplette Anlagen für die Bereiche Prozess-, Abfüll- und Verpackungstechnik sowie Intralogistik. Täglich werden Millionen von Flaschen, Dosen und Formbehältern mit Krones Anlagen "verarbeitet"; vor allem in Brauereien, der Soft-Drink-Branche sowie bei Wein-, Sekt- und Spirituosenherstellern, aber auch in der Nahrungs- und Genussmittelindustrie sowie der chemischen, pharmazeutischen und kosmetischen Industrie. Krones hat sich seit seiner Gründung 1951 über den klassischen Maschinen- und Anlagenbau weit hinaus entwickelt. Das Unternehmen ist zum „Rund-um-Partner“ für seine Kunden geworden. Maschinenbau, Anlagen-Know-how, Verfahrenstechnik, Mikrobiologie und Informationstechnik wurden dabei harmonisch miteinander verbunden und optimiert.

Wasser vor Softdrinks und Bier

Weltweit tranken die Menschen 2008 etwa 208 Mrd. Liter verpacktes Wasser. Mit einem Anteil von 23,4 % hat Wasser damit kohlesäurehaltige Erfrischungsgetränke als beliebtestes Getränk abgelöst. Auf Softdrinks entfielen rund 203 Mrd. Liter, was gemessen am Gesamtvolumen einem Anteil von 22,8 % entspricht. Mit knapp 184 Mrd. Litern folgt Bier (20,6 %) und liegt damit weiter deutlich vor Milch 14,3 %).

Rund 40 % des weltweit abgefüllten Getränkevolumens werden in Behältern aus PET verpackt, Tendenz steigend. Damit liegt PET deutlich vor Verpackungsmaterialien aus Glas, in die rund ein Viertel aller Getränke flossen. Domänen von PET-Verpackungen sind Wasser und Softdrinks, während in Glas bevorzugt alkoholische Getränke abgefüllt werden. Bei gut 12 % liegt der Anteil von Getränken, die in Dosen verpackt werden. Bier-, Softdrinks sowie Nischensegmente wie Energydrinks werden häufig in Dosen abgefüllt. Insgesamt rund 10,5 % des weltweit abgefüllten Getränkevolumens fließt in Verpackungen aus Karton.

Klemmsterne für Flaschen-Inspektion

igus2Krones ist in diesem Umfeld ein Global Player. „Weltweit bieten unsere Maschinen und Anlagen den Kunden wirtschaftlichen Mehrwert“, so Steimmer. „Wir sind bestrebt, für jede Anforderung die passende Lösung zu finden.“ Beispiel: Inspektions-, Füll- und Etikettiertechnik von Glas- und PET-Flaschen. Hier beweisen sogenannte Klemmsterne ihre Leistungsfähigkeit. Ihr Einsatzgebiet ist vor allem die Inspektionstechnik. Auf einem Karussell werden die Flaschen in rasanter Geschwindigkeit an Kameras vorbeigeführt. Diese prüfen nicht nur Zustand und Art der Einzelflasche, sondern erkennen auch, ob sich noch Verschmutzungen wie Strohhalme oder Zigarettenstummel darin befinden. Anschließend werden die Flaschen über einen Klemmstern an andere Bereiche weitergegeben, beispielsweise an die Etikettierung.

Solche Klemmsterne gibt es in vier unterschiedlichen Sternteilkreisdurchmessern. Sie sind z. B. in Anlagen für große Brauereien oder Mineralwasserabfüller interessant, die viele unterschiedliche Flaschengrößen handhaben müssen. Da ein Klemmstern eine Durchmessertoleranz von 20 mm ausgleicht, greift er nicht allein eine bestimmte Flaschengröße. Er muss also nicht gewechselt werden und spart so den Abfüllbetrieben Umrüstzeiten und damit Kosten. „Die Sterne sind in den Maschinen permanent im Einsatz. Ihre Standzeit war aber früher begrenzt“, blickt Steimmer zurück. „Deshalb mussten wir hier dringend Abhilfe schaffen.“

Genau das hat Krones gemeinsam mit igus umgesetzt. Die Neutraublinger arbeiten bereits seit fast 20 Jahren mit den Kölner Polymerlager-Spezialisten zusammen. In den Abfüll- und Verpackungsmaschinen sind die unterschiedlichsten Kunststoff-Lager verbaut, alle tribologisch optimiert. Die schmier- und wartungsfreien Kunststoffbuchsen überzeugen im Lebensmittelumfeld (Hygienic Design) und werden in der Regel kundenspezifisch auf die Anforderungen vor Ort hin ausgelegt.igus3

Innen Spezialkunststoff, außen TPU

Gemeinsam haben Krones und igus für den Klemmstern eine Lösung erarbeitet, um dessen Standzeit deutlich zu verlängern. Dazu kommen seit rund zwei Jahren in den Federklammern Zweikomponentenrollen jetzt zum Einsatz. Für das innen liegende Lager wurde der Polymerwerkstoff „iglidur J“ gewählt, der sich seit Jahren in allen industriellen Bereichen der Verpackungs- und Abfülltechnik bewährt. Das Außenmaterial besteht aus einem TPU-Mantel. Diese neue Zweikomponenten-Variante hat sich für die Anforderungen vor Ort als ideale Lösung herausgestellt. Sie minimiert den Verschleiß und sorgt für noch längere Maschinenlaufzeiten.

Ein Klemmstern kann je nach Durchmesser aus 4, 8, 12, 18 bis hin zu 24 Teilen bestehen. Zwischen den Klammerpaketen geht eine PEEK-Drehachse durch, die – über einen Steuerbolzen angesteuert – für das Öffnen und Schließen der Klammer sorgt. „Speziell die Rollen sind früher zu schnell verschlissen, so dass die Kunden den Klemmstern relativ häufig überholen mussten“, berichtet Steimmer. Ihre Abfüllanlagen standen dann still, die Anzahl der Reklamationen häuften sich. Oft hatten sich die Kunden dann einen zweiten Stern auf Lager gelegt, um ihn im Notfall schnell auszuwechseln. Das war natürlich mit Mehrkosten verbunden, die sie nicht übernehmen wollten. „Hier gab es dringenden Handlungsbedarf. Diesen Schwachpunkt haben wir gemeinsam mit igus nun beseitigt.“

Hoch belastet in Brauereien

Der Klemmstern wird im Betriebsalltag von Brauereien hoch belastet. Im oberen Leistungsbereich werden in großen Brauereien bis zu 66.000 Flaschen pro Stunde durchgeschleust, was bedeutet, es kommt stündlich zu 66.000 Öffnungs- und Schließvorgängen. Um die Lebensdauer der Rollen zu erhöhen, wurden daher zahlreiche Versuche mit einer Reihe von Materialien durchgeführt. „Wir hatten zunächst verschiedene Kunststofflieferanten kontaktiert“, blickt Steimmer zurück. „Aber die Ergebnisse waren nicht zufriedenstellend. Entweder verschlissen die Rollen noch stärker oder die Drehachse. Erst als wir igus ins Boot holten, kamen wir allmählich der Problemlösung näher.“ Dazu erklärt Bernhard Hofstetter, der zuständige technische Verkaufsberater von igus: „Wir waren bis zum damaligen Zeitpunkt im Hause Krones als Spezialist für Kunststofflager bekannt, nicht aber als Rollenspezialist. Die vorliegende Anwendung war eine großartige Chance, auch andere Bereiche unseres Portfolios nun ins Blickfeld zu bringen.“

Neue Variante aus Polymerlager und Rolle

igus5Nach umfangreichen Tests, auch im firmeneigenen Technikum in Köln, wurde Krones eine Variante aus Polymerlager und Rolle präsentiert. Erste Versuche mit Rollen aus „iglidur J“-Material ergaben zunächst, dass der Reibwertunterschied von innen nach außen nicht groß genug war, um dauerhaft für verschleißfreie Bewegungen an der teuren PEEK-Drehachse zu sorgen. Erst die neue Zweikomponenten-Variante mit einem guten Reibwert innen und einem schlechten Reibwert außen führte zum Ergebnis. Das „iglidur J“-Innenlager mit TPU-Außenmantel dreht sich heute leichtgängig und vor allem verschleißfrei an der Achse und sorgt für reibungslosen Betrieb. „Wir haben nun keinerlei Reklamationen mehr“, bestätigt Steimmer, „die Lebensdauer ist deutlich verlängert.“

Tribologisch optimiert

Das Zweikomponenten-Lager wurde nahezu ein Jahr lang getestet, ehe es in die ersten Anlagen von Krones eingebaut wurde. Während für den TPU-Außenmantel anfangs die Farbe orange gewählt wurde, wird dieser heute in der Hausfarbe blau geliefert. „Hier konnten wir zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen“, so Steimmer. „Erstens passt blau besser zu unseren Maschinen und zweitens hat die blaue Farbe die RoHS-Zulassung, weshalb diese Rollen nun seit Sommer 2009 verbaut werden.“ Geliefert werden die tribo-optimierten Kunststoffrollen in 6 unterschiedlichen Baugrößen. Das hat etwas mit der Größe der Flaschen und damit dem Öffnungswinkel der Klammern zu tun. Die Rollen gibt es für Flaschendurchmesser von 50  bis 110 mm. „Der Öffnungswinkel für eine 3 Liter-Colaflasche etwa, die auf dem amerikanischen Markt üblich ist, muss für ein effektives Handling entsprechend groß sein“, erklärt Steimmer. Aufgrund der Größe und Schwere der Flaschen können in diesen Abfüllanlagen stündlich „nur“ 20.000 Flaschen über den Multifunktionsstern geschleust werden.

Nicht nur Kundenanforderungen, auch Normungen und Zulassungen ändern sich ständig. Darauf müssen Lieferanten reagieren. Tobias Vogel, Vertriebsleiter Gleitlager von igus: „Wir liefern bereits seit vielen Jahren Sonderlösungen für die Maschinen und Anlagen des Hauses Krones.“ Hinsichtlich Verschleiß und Abrieb, Beständigkeit und Lebensdauer gebe es permanent etwas zu modifizieren. So hat das Unternehmen beispielsweise auch mit seinen wartungsfreien Spindellinearsystemen viele Anforderungen in der Vergangenheit gelöst. In den Getränkeabfüll- und Verpackungsmaschinen von Krones sind heute zahlreiche kundenspezifische Teile verbaut. Entstanden aus dem 29 Standardwerkstoffe zählenden Katalogprogramm von igus sind diese auch heute noch – teilweise in modifizierter Form – im Einsatz.


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